CN112014418B - 一种电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件及方法。本发明采用离轴角小于90度的离轴反射面镜配置，所反射会聚或反射准直的电子束激发荧光将偏离所观测样品的定位运动平面，处于电子显微镜的物镜和所观测样品的定位运动平面之间，使得电子束激发荧光的探测和耦合输出区域同样处于上述区域，因此离轴反射面镜组件不会阻碍电子显微镜的所观测样品的正常定位运动；进行电子束激发荧光收集效率的优化设计，保证在优于80％荧光收集效率；本发明作为电子束激发荧光探测系统的荧光收集耦合部件，在高效率收集和耦合电子束激发荧光的同时，保证电子显微镜的样品能够正常定位运动，且电子显微镜的其他探测组件能够正常采集信号。

Description

一种电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件及方法

技术领域

本发明涉及电子束激发的荧光收集探测技术，具体涉及一种电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件及其实现方法。

背景技术

携带一定能量的电子束轰击至物质时能够产生分布在紫外、红外或可见光波段的荧光，称之为电子束激发荧光。荧光强度与光谱分布反映了物质的物理化学特性，是物质检测分析的重要手段之一。

电子束激发荧光的探测分析通常基于电子显微镜，由电子显微镜提供电子束作为荧光激发源，在电子显微镜的真空样品腔室中进行荧光的收集、耦合，再由光强与光谱分析装置开展荧光信号分析。在电子束激发荧光探测系统中，荧光的收集耦合需要使用该电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件。

作为电子显微镜的拓展组件，电子束激发荧光探测系统在实现电子束激发荧光的高性能收集耦合功能的同时，不应影响电子显微镜及其附加拓展组件的正常功能。例如，在电子显微镜中，所观测样品需要在一定范围内运动定位以便实现样品完整表面范围内的观测，所附加组件不能干扰样品运动，或限制样品运动的正常定位范围。

为高效率收集电子束激发荧光，通常采用离轴反射面镜，例如取旋转抛物面凹面反射镜或旋转椭球凹面反射镜中的一部分反射面作为镜面。离轴反射面镜置于电子显微镜物镜与样品定位运动平面之间，荧光激发位置，即电子束聚焦轰击至样品表面的位置，位于反射面镜的一个焦点位置，而所激发荧光经过反射面镜及聚光系统准直或会聚至电子束激发荧光探测器或荧光耦合接口，通常为反射面镜及聚光系统的另一个焦点位置。目前所使用的离轴反射面镜通常采用离轴角为90度的空间结构，即上述两个相互共轭的焦点连线垂直于电子显微镜的物镜电子束光轴，且平行于样品定位运动平面；由于其中一个焦点是荧光激发位置，因此该连线恰好位于样品定位运动平面内。由于电子束激发荧光探测器或荧光耦合接口通常占用一定空间，而其位置又处于样品定位运动平面内，因此极易阻碍样品的正常定位运动。

发明内容

为了实现电子束激发荧光的高效率收集，且使得相关电子束激发荧光探测器或荧光耦合接口等其他部件不影响电子显微镜及其附加拓展组件的正常功能，本发明提出了一种电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件及其实现方法，作为电子束激发荧光探测系统的荧光收集耦合部件，在高效率收集和耦合电子束激发荧光的同时，保证电子显微镜的样品能够正常定位运动，且电子显微镜的其他探测组件，例如二次电子探测器和X射线能谱探测器等，能够正常采集信号。

本发明的一个目的在于提出一种电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件。

本发明的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件包括：组件主体固定座、离轴反射面镜、光导管、耦合及探测接口和组件外部装夹接口；其中，组件主体固定座位于安装在电子显微镜物镜与所观测样品的定位运动平面之间的空间区域，样品所在的平面位于定位运动平面内，电子束垂直于样品所在的平面；在组件主体固定座内从底部至顶部依次固定安装离轴反射面镜、光导管和耦合及探测接口，在组件主体固定座的外部顶面或侧面固定安装组件外部装夹接口；组件外部装夹接口同电子显微镜的物镜或真空样品腔室固定连接；光导管入口的完整对接离轴反射面镜的反射出口；光导管呈管状，光导管出口与耦合及探测接口对准连接；组件主体固定座和离轴反射面镜在位于电子束的传输路径位置开设有电子束通孔，组件主体固定座的底部正对离轴反射面镜的区域开设有通光的样品窗口；离轴反射面镜的几何光轴为其旋转对称轴，离轴反射面镜的焦点位于其几何光轴上，所观测样品位于离轴反射面镜的焦点上；光导管位于所观测样品的定位运动平面之上，光导管的光传播光轴与所观测样品的定位运动平面平行，光导管的光传播光轴与所观测样品的定位运动平面之间的距离大于光导管的半径，光导管出口的对称中心位于离轴反射面镜的几何光轴与光导管的光传播光轴的交点上；耦合及探测接口位于光导管出口的对称中心且对准光导管的光传播光轴；离轴反射面镜的几何光轴不在所观测样品的定位运动平面内，与所观测样品的定位运动平面有夹角，电子束光轴与离轴反射面镜的几何光轴之间的夹角β大于90度；电子显微镜物镜出射的电子束通过电子束通孔穿过离轴反射面镜，轰击至所观测样品上，电子束激发荧光；通过电子显微镜控制电子束，调整电子束聚焦至离轴反射面镜焦点，即电子束焦点与离轴反射面镜的焦点重合；并且，电子束激发荧光光轴与电子束光轴重合即电子束垂直于样品所在的平面；离轴反射面镜的离轴角，即离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴之间的夹角α小于90度；经离轴反射面镜的焦点发射的电子束激发荧光，由离轴反射面镜沿离轴反射面镜的几何光轴反射会聚，或由离轴反射面镜沿离轴反射面镜的几何光轴反射准直，沿平行于离轴反射面镜的几何光轴方向出射，经由光导管传输至耦合及探测接口处；位于光导管出口位置且对准光导管的光传播光轴的耦合及探测接口，接收由离轴反射面镜反射会聚或反射准直的电子束激发荧光；离轴角小于90度且处于一定角度范围内的离轴反射面镜配置，离轴反射面镜所反射会聚或反射准直的电子束激发荧光将偏离所观测样品的定位运动平面，处于电子显微镜的物镜和所观测样品的定位运动平面之间，使得电子束激发荧光的探测和耦合输出区域同样处于上述区域，从而实现离轴反射面镜组件不会阻碍电子显微镜的所观测样品的正常定位运动；以电子束激发荧光光轴作为正交直角坐标系z轴，以电子束激发荧光光轴上荧光传播方向作为z轴正向，以离轴反射面镜的焦点，即荧光激发位置，所在的垂直于z轴的平面作为x-y平面，即正交的x轴和y轴所在的平面，或z＝0平面，离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴所确定的平面为y-z平面，或x＝0平面，经离轴反射面镜反射的荧光出射方向均具有y轴正向上的分量；离轴反射面镜的焦点，即所观测样品的电子束激发荧光的激发位置，与组件主体固定座的外轮廓各点的距离，在y轴负方向上的最大投影不超过2mm，即要求组件主体固定座的外轮廓空间范围在{y>-2(mm)}空间区域。

组件主体固定座提供离轴反射面镜组件的主体框架结构，与离轴反射面镜、光导管、耦合及探测接口和组件外部装夹接口连接并定位固定；通过组件主体固定座确定离轴反射面镜与光导管和耦合及探测接口之间的空间关系，确保离轴反射面镜的几何光轴与耦合及探测接口之间的光学准直；通过组件主体固定座确定离轴反射面镜组件与电子显微镜物镜和真空样品腔室之间的空间关系，以保证同电子显微镜物镜或者电子显微镜真空样品腔室的稳定连接，保证电子束同离轴反射面镜的对中定位；组件主体固定座安装在电子显微镜物镜与所观测样品的定位运动平面之间的空间区域，电子束垂直于样品所在的平面。定义组件主体固定座的外轮廓空间范围，组件主体固定座在三维空间正交直角坐标系的三个方向上最大投影区间所构成的正六面体区域为组件主体固定座的外轮廓空间范围；要求组件主体固定座的外轮廓空间范围表面上各点距离电子显微镜物镜表面以及所观测样品的定位运动平面不小于0.5mm。

离轴反射面镜是离轴反射面镜组件的核心零件。离轴反射面镜包括基体结构和镜面；离轴反射面镜定位固定在组件主体固定座上；离轴反射面镜的外形要求分布在组件主体固定座的外轮廓空间范围内；离轴反射面镜上开有直径0.5～2mm电子束通孔，从基体结构贯穿出镜面，使得从电子显微镜物镜出射的电子束能够穿过离轴反射面镜，轰击至所观测样品上。

离轴反射面镜的基体结构是镜面的载体，镜面加工需要在基体结构上完成；基体结构采用金属材料；基体结构定位连接在组件主体固定座上。

离轴反射面镜的镜面用于反射会聚或反射准直电子束激发荧光；离轴反射面镜的镜面采用离轴旋转椭球面凹面镜，旋转对称轴为椭球长轴，离轴旋转椭球面凹面镜的几何光轴为其旋转对称轴，荧光由所观测样品上的激发位置发射，荧光激发位置为离轴反射面镜的第一焦点，经离轴旋转椭球面凹面镜的第一焦点发射的电子束激发荧光，由离轴旋转椭球面凹面镜反射会聚至离轴反射面镜的第二焦点，耦合及探测接口位于离轴反射面镜的第二焦点，能够接收由离轴旋转椭球面凹面镜反射会聚的电子束激发荧光；或者，离轴反射面镜的镜面采用离轴旋转抛物面凹面镜，旋转对称轴为抛物面对称轴，离轴旋转抛物面凹面的几何光轴为其旋转对称轴，荧光激发位置为离轴旋转抛物面凹面镜的焦点，由离轴旋转抛物面凹面镜反射准直，沿平行于离轴旋转抛物面凹面镜的几何光轴方向出射，耦合及探测接口对准离轴旋转椭球面凹面镜的准直出射方向，能够接收由离轴旋转抛物面凹面镜反射准直的电子束激发荧光；进一步，需要电子显微镜控制电子束，调整电子束聚焦至离轴反射面镜的第一焦点，即电子束焦点与离轴反射面镜的第一焦点重合；进一步，需要电子显微镜控制样品台定位，调整样品的待观测区域至该位置，使得聚焦电子束在离轴反射面镜的第一焦点激发待观测区域的荧光；进一步要求，电子束激发荧光光轴与电子束光轴重合；以电子束激发荧光光轴作为正交直角坐标系z轴，以电子束激发荧光光轴上荧光传播方向作为z轴正向，以离轴反射面镜的第一焦点，即荧光激发位置，所在的垂直于z轴的平面作为x-y平面，即正交的x轴和y轴所在的平面，或z＝0平面；进一步定义离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴所确定的平面为y-z平面，或x＝0平面；进一步定义y轴正方向，经离轴反射面镜反射的荧光出射方向均具有y轴正向上的分量；由于电子显微镜的样品定位运动平面通常垂直于电子束光轴，同时荧光激发位置处于样品定位运动平面面内，因此电子显微镜中所观测样品的定位运动平面处于x-y平面内，即z＝0平面内；由于电子显微镜需要同时接收由电子束激发所观测样品而产生的其他信号，如二次电子和X射线等，要求经离轴反射面镜反射的荧光出射区域避免同电子显微镜的其他探测组件所接收信号的区域冲突或重合，即电子束激发荧光探测系统的电子束激发荧光探测器或荧光传输部件需安装在同电子显微镜的其他探测组件的相反方向。

离轴反射面镜的离轴角，即离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴之间的夹角α小于90度；离轴反射面镜的离轴角同时要求在一定角度范围内，在该角度范围内，离轴旋转椭球面凹面镜的第二焦点或荧光经离轴旋转抛物面凹面镜准直出射后的荧光接收区域在组件主体固定座的外轮廓空间范围内在组件主体固定座的外轮廓空间范围内，且保证电子束激发荧光探测系统的电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口处于组件主体固定座的外轮廓空间范围内；进一步，组件主体固定座的外轮廓空间范围，定义电子显微镜物镜表面所在平面为z＝OS(mm)平面，则组件主体固定座的外轮廓空间范围要求处在z＝OS(mm)平面和z＝0.5(mm)平面之间；离轴反射面镜的镜面与z轴相交的交点区域开有电子束通孔，电子束通孔开于{x²+y²<0.25(mm²)}空间区域，电子束由电子束通孔入射至离轴反射面镜内部的所观测样品上；离轴反射面镜的镜面区域要求分布在{z>0.5mm}空间区域。OS为物镜表面与z＝0平面之间的距离。

离轴反射面镜的镜面几何参数的选取要求分布在组件主体固定座的外轮廓空间范围内；离轴反射面镜的镜面几何参数的选取要求不允许妨碍电子显微镜其他探测组件正常接收数据，根据上述三维空间正交直角坐标系的定义，电子显微镜其他探测组件分布在{y<0}空间区域；进一步，要求约束离轴反射面镜的第一焦点，即所观测样品的电子束激发荧光的激发位置，与组件主体固定座的外轮廓各点的距离，在y轴负方向上的最大投影不超过2mm，即要求组件主体固定座的外轮廓空间范围在{y>-2(mm)}空间区域，以此进一步补充约定组件主体固定座的外轮廓空间范围。

离轴反射面镜的镜面几何参数的选取要求离轴反射面镜镜面针对电子束激发荧光的理想收集效率优于80％；理想收集效率的模拟计算，采用0.5×0.5mm的电子束激发荧光区域作为模拟荧光光源，该区域位于所观测样品运动定位平面内，且区域中心位于离轴反射面镜的第一焦点，荧光发射强度在该区域内均匀分布，荧光发射角度分布呈朗伯分布，选取一定能量和强度的荧光发射；理想收集效率的模拟计算，采用6×6mm的荧光接收区域作为模拟荧光强度探测器，该区域中心位于离轴旋转椭球面凹面镜的第二焦点或对准离轴旋转抛物面凹面镜的准直出射方向，该区域平行于x-z面，或y＝0平面，荧光接收采用完全吸收模型；理想收集效率的模拟计算，计算结果为模拟荧光强度探测器上接收到的荧光强度与模拟荧光光源上发射的总荧光强度之比。

离轴反射面镜的加工要求首先实现基体结构外形的精密加工，再实现镜面面型的粗加工，最后完成镜面面型与表面的超精密加工；基体结构的外形要求分布在{z>0.5mm}空间区域；基体结构外形要求分布在组件主体固定座的外轮廓空间范围内；镜面表面粗糙度要求小于20nm；镜面能够反射由紫外至红外波段的电子束激发荧光。

光导管呈管状，入口与离轴反射面镜连接，出口与耦合及探测接口连接；光导管安装固定在组件主体固定座上；光导管用于将离轴反射面镜反射会聚或反射准直的电子束激发荧光传导至耦合及探测接口处，由电子束激发荧光探测系统的电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口接收，减少荧光损失，避免外部光入射至电子束激发荧光探测器。

光导管的光传播光轴与所观测样品运动定位平面平行；光导管内壁表面为镜面，能够反射由紫外至红外波段的荧光；光导管入口范围要求完整对接离轴反射面镜反射出口，确保所有由离轴反射面镜反射的荧光均输入光导管；光导管的外形要求布局在组件主体固定座的外轮廓空间范围内。

耦合及探测接口与光导管出口对准连接；耦合及探测接口安装固定在组件主体固定座上；耦合及探测接口用于安装电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口；耦合及探测接口的定位位置，要求确保电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口对准光导管的光传播光轴；采用耦合及探测接口定位调节机构来调整耦合及探测接口的位置，使得它能够将所安装携带的电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口调至对准光导管的光传播光轴，耦合及探测接口的定位位置要求通过耦合及探测接口定位调节机构在一定空间范围内可调，可调区域限定在{y>0}空间区域内，该平面要求平行于x-z面，或y＝0平面，以方便对准耦合，并方便零件装配；耦合及探测接口的外形要求布局在组件主体固定座的外轮廓空间范围内。耦合及探测接口连接电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口。

组件外部装夹接口与组件主体固定座定位连接；组件外部装夹接口同电子显微镜的物镜或真空样品腔室固定连接；采用组件外部装夹接口定位调节机构调整组件外部装夹接口的位置，组件外部装夹接口与组件主体固定座之间的相对定位位置要求通过组件外部装夹接口定位调节机构在一定空间范围内能够调整；组件外部装夹接口与组件主体固定座之间的最终定位关系要求保证离轴反射面镜的空间定位要求，保证离轴反射面镜与电子显微镜的电子束光轴之间的对准，即离轴反射面镜的焦点处在电子显微镜的电子束光轴上，且电子束激发荧光光轴与电子束光轴重合；组件外部装夹接口的外形要求不触碰电子显微镜中的其它探测组件，且不影响其它探测组件的正常信号探测。

本发明的另一个目的在于提出一种电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件的实现方法。

本发明的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件的实现方法，包括以下步骤：

1)电子显微镜物镜出射的电子束通过电子束通孔穿过离轴反射面镜，轰击至所观测样品上，电子束激发荧光；

2)荧光由所观测样品上的激发位置发射，荧光激发位置要求是离轴反射面镜的焦点；

经离轴反射面镜的镜面的焦点发射的电子束激发荧光，由离轴反射面镜沿离轴反射面镜的几何光轴反射会聚，或由离轴反射面镜沿离轴反射面镜的几何光轴反射准直，沿平行于离轴反射面镜的几何光轴方向出射；电子束光轴与离轴反射面镜的几何光轴之间的夹角β大于90度；

3)通过电子显微镜控制电子束，调整电子束聚焦至离轴反射面镜的焦点，即电子束焦点与离轴反射面镜的焦点重合；进一步调整样品所在的平面垂直于电子束，样品所在的平面位于定位运动平面内，当电子束沿电子束光轴入射至所观测样品表面时，所产生的电子束激发荧光光轴便同电子束光轴重合，从而电子束激发荧光光轴与电子束光轴重合；离轴反射面镜的离轴角，即离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴之间的夹角α小于90度；

4)位于光导管出口的对称中心且对准光导管的光传播光轴的耦合及探测接口的耦合及探测接口，接收由离轴反射面镜反射会聚或反射准直的电子束激发荧光；

5)离轴角小于90度且处于一定角度范围内的离轴反射面镜配置，离轴反射面镜所反射会聚或反射准直的电子束激发荧光将偏离所观测样品的定位运动平面，处于电子显微镜的物镜和所观测样品的定位运动平面之间，使得电子束激发荧光的探测和耦合输出区域同样处于上述区域，从而实现离轴反射面镜组件不会阻碍电子显微镜的所观测样品的正常定位运动；

6)以电子束激发荧光光轴作为正交直角坐标系z轴，以电子束激发荧光光轴上荧光传播方向作为z轴正向，以离轴反射面镜的焦点，即荧光激发位置，所在的垂直于z轴的平面作为x-y平面，即正交的x轴和y轴所在的平面，或z＝0平面，离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴所确定的平面为y-z平面，或x＝0平面，经离轴反射面镜反射的荧光出射方向均具有y轴正向上的分量；离轴反射面镜的焦点，即所观测样品的电子束激发荧光的激发位置，与组件主体固定座的外轮廓各点的距离，在y轴负方向上的最大投影不超过2mm，即要求组件主体固定座的外轮廓空间范围在{y>-2(mm)}空间区域。

其中，在步骤2)中，离轴反射面镜的镜面用于反射会聚或反射准直电子束激发荧光；离轴反射面镜的镜面采用离轴旋转椭球面凹面镜，旋转对称轴为椭球长轴，离轴旋转椭球面凹面镜的几何光轴为其旋转对称轴，荧光由所观测样品上的激发位置发射，荧光激发位置为离轴反射面镜的第一焦点，经离轴旋转椭球面凹面镜的第一焦点发射的电子束激发荧光，由离轴旋转椭球面凹面镜反射会聚至离轴反射面镜的第二焦点，耦合及探测接口位于离轴反射面镜的第二焦点，能够接收由离轴旋转椭球面凹面镜反射会聚的电子束激发荧光；或者，离轴反射面镜的镜面采用离轴旋转抛物面凹面镜，旋转对称轴为抛物面对称轴，离轴旋转抛物面凹面的几何光轴为其旋转对称轴，荧光激发位置为离轴旋转抛物面凹面镜的焦点，由离轴旋转抛物面凹面镜反射准直，沿平行于离轴旋转抛物面凹面镜的几何光轴方向出射，耦合及探测接口对准离轴旋转椭球面凹面镜的准直出射方向，能够接收由离轴旋转抛物面凹面镜反射准直的电子束激发荧光

本发明的优点：

本发明采用离轴角小于90度且处于一定角度范围内的离轴反射面镜配置，离轴反射面镜所反射会聚或反射准直的电子束激发荧光将偏离所观测样品的定位运动平面，处于电子显微镜的物镜和所观测样品的定位运动平面之间，使得电子束激发荧光的探测和耦合输出区域同样处于上述区域，因此离轴反射面镜组件不会阻碍电子显微镜的所观测样品的正常定位运动；离轴反射面镜的镜面面型几何参数的设计要求在不妨碍电子显微镜的其他探测组件正常接收信号的前提下，进行电子束激发荧光收集效率的优化设计，保证在优于80％荧光收集效率；本发明作为电子束激发荧光探测系统的荧光收集耦合部件，在高效率收集和耦合电子束激发荧光的同时，保证电子显微镜的样品能够正常定位运动，且电子显微镜的其他探测组件，例如二次电子探测器和X射线能谱探测器等，能够正常采集信号。

附图说明

图1为本发明的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，本实施例的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件包括：组件主体固定座1、离轴反射面镜2、光导管3、耦合及探测接口4和组件外部装夹接口5；其中，组件主体固定座1位于安装在电子显微镜物镜61与所观测样品71的定位运动平面72之间的空间区域，样品71所在的平面位于定位运动平面72内，电子束63垂直于样品71所在的平面；在组件主体固定座1内从底部至顶部依次固定安装离轴反射面镜2、光导管3和耦合及探测接口4，在组件主体固定座1的外部顶面或侧面固定安装组件外部装夹接口5；组件外部装夹接口5同电子显微镜的物镜或真空样品71腔室62固定连接；光导管入口31的完整对接离轴反射面镜2的反射出口；光导管3呈管状，光导管出口32与耦合及探测接口4对准连接；组件主体固定座1和离轴反射面镜2在位于电子束63的传输路径位置开设有电子束通孔23，组件主体固定座1的底部正对离轴反射面镜2的区域开设有通光的样品71窗口；离轴反射面镜2的镜面22采用离轴旋转椭球面凹面镜，几何光轴21即旋转对称轴为椭球长轴，具有两个焦点位于其几何光轴21上，所观测样品71位于离轴反射面镜2的第一焦点上；光导管3位于所观测样品71的定位运动平面72之上，光导管3的光传播光轴33与所观测样品71的定位运动平面72平行，光导管3的光传播光轴与所观测样品71的定位运动平面72之间的距离大于光导管3的半径，离轴反射面镜2的第二焦点25位于光导管3的出口的光传播光轴33上；耦合及探测接口4位于离轴旋转椭球面凹面镜的第二焦点25上；或者，离轴反射面镜2的镜面采用离轴旋转抛物面凹面镜，几何光轴21即旋转对称轴为抛物面对称轴，具有一个焦点，所观测样品71位于离轴旋转抛物面凹面镜的焦点上；光导管3位于所观测样品71的定位运动平面72之上，光导管3的光传播光轴33与所观测样品71的定位运动平面72平行，光导管3的光传播光轴33与所观测样品71的定位运动平面72之间的距离大于光导管3的半径，光导管3的出口的对称中心位于几何光轴21同光导管的光传播光轴33的交点，使得光导管3的出口对准离轴反射面镜2的准直出射方向；耦合及探测接口4位于光导管3的出口对称中心且对准光导管的光传播光轴33；电子束光轴64与离轴反射面镜2的几何光轴21之间的夹角β大于90度；电子显微镜物镜61出射的电子束63通过电子束通孔23穿过离轴反射面镜2，轰击至所观测样品71上，电子束63激发荧光；通过电子显微镜控制电子束63，调整电子束63聚焦至离轴反射面镜2的第一焦点，即电子束63焦点与离轴反射面镜2的第一焦点重合；并且，电子束激发荧光光轴26与电子束光轴64重合即电子束63垂直于样品71所在的平面；离轴反射面镜2的离轴角，即离轴反射面镜2的几何光轴21与电子束激发荧光光轴26之间的夹角α小于90度。

组件主体固定座1提供离轴反射面镜组件的主体框架结构，与离轴反射面镜2、光导管3、耦合及探测接口4和组件外部装夹接口5连接并定位固定；通过组件主体固定座1确定离轴反射面镜2与光导管3和耦合及探测接口4之间的空间关系，确保离轴反射面镜2的几何光轴21与耦合及探测接口4之间的光学准直；通过组件主体固定座1确定离轴反射面镜组件与电子显微镜物镜61和真空样品71腔室62之间的空间关系，以保证同电子显微镜物镜61或者电子显微镜真空样品71腔室62的稳定连接，保证电子束63同离轴反射面镜2的对中定位；组件主体固定座1安装在电子显微镜物镜61与所观测样品71的定位运动平面72之间的空间区域，电子束63垂直与样品71所在的平面。定义组件主体固定座1的外轮廓空间范围11，组件主体固定座1在三维空间正交直角坐标系的三个方向上最大投影区间所构成的正六面体区域为组件主体固定座1的外轮廓空间范围11；要求组件主体固定座1的外轮廓空间范围11表面上各点距离电子显微镜物镜61表面以及所观测样品71的定位运动平面72不小于0.5mm。

离轴反射面镜2是离轴反射面镜组件的核心零件。离轴反射面镜2包括基体结构和镜面22；离轴反射面镜2定位固定在组件主体固定座1上；离轴反射面镜2的外形要求分布在组件主体固定座1的外轮廓空间范围11内；离轴反射面镜2上开有直径1mm电子束通孔23，从基体结构贯穿出镜面22，使得从电子显微镜物镜61出射的电子束63能够穿过离轴反射面镜2，轰击至所观测样品71上。

离轴反射面镜2的基体结构是镜面22的载体，镜面22加工需要在基体结构上完成；基体结构采用金属材料；基体结构定位连接在组件主体固定座1上。

离轴反射面镜2的镜面22部分用于反射会聚或反射准直电子束63激发荧光；荧光由所观测样品71上的激发位置发射，荧光激发位置73要求是离轴反射面镜2的第一焦点；经离轴反射面镜2的镜面22的第一焦点发射的电子束63激发荧光，由离轴反射面镜2的镜面22反射会聚至离轴反射面镜2的第二焦点25，或由离轴反射面镜2的镜面反射准直，沿平行于离轴反射面镜2几何光轴21方向出射；耦合及探测接口4电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件入口位于离轴反射面镜2的第二焦点25或对准离轴反射面镜2的准直出射方向，能够接收由离轴反射面镜2镜面22反射会聚或反射准直的电子束63激发荧光；进一步，需要电子显微镜控制电子束63，调整电子束63聚焦至离轴反射面镜2的第一焦点，即电子束63焦点与离轴反射面镜2的第一焦点重合；进一步，需要电子显微镜控制样品71台定位，调整样品71的待观测区域至该位置，使得聚焦电子束63在离轴反射面镜2的第一焦点激发待观测区域的荧光；进一步要求，电子束激发荧光光轴26与电子束光轴64重合；以电子束激发荧光光轴26作为正交直角坐标系z轴，以电子束激发荧光光轴26上荧光传播方向作为z轴正向，以离轴反射面镜2的第一焦点，即荧光激发位置73，所在的垂直于z轴的平面作为x-y平面，即正交的x轴和y轴所在的平面，或z＝0平面；进一步定义离轴反射面镜2的几何光轴21与电子束激发荧光光轴26所确定的平面为y-z平面，或x＝0平面；进一步定义y轴正方向，经离轴反射面镜2反射的荧光出射方向均具有y轴正向上的分量；由于电子显微镜的样品71定位运动平面72通常垂直于电子束光轴64，同时荧光激发位置73处于样品71定位运动平面72面内，因此电子显微镜中所观测样品71的定位运动平面72处于x-y平面内，即z＝0平面内；由于电子显微镜需要同时接收由电子束63激发所观测样品71而产生的其他信号，如二次电子和X射线等，要求经离轴反射面镜2反射的荧光出射区域避免同电子显微镜的其他探测组件所接收信号的区域冲突或重合，即电子束63激发荧光探测系统的电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件需安装在同电子显微镜的其他探测组件的相反方向。

离轴反射面镜2的镜面22面型要求采用离轴旋转椭球面凹面镜，旋转对称轴为椭球长轴；或离轴旋转抛物面凹面镜，旋转对称轴为抛物面对称轴；离轴反射面镜2的几何光轴21为其旋转对称轴；离轴反射面镜2的离轴角，即离轴反射面镜2的几何光轴21与电子束激发荧光光轴26之间的夹角α，小于90度；离轴反射面镜2的离轴角同时要求在一定角度范围内，在该角度范围内，离轴反射面镜2的第二焦点25或荧光准直出射后的荧光接收区域在组件主体固定座1的外轮廓空间范围11内，且保证电子束63激发荧光探测系统的电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件入口处于组件主体固定座1的外轮廓空间范围11内；补充约定组件主体固定座1的外轮廓空间范围11，假设电子显微镜物镜61表面与z＝0平面之间的距离为OS，即电子显微镜物镜61表面所在平面为z＝OS(mm)平面，则组件主体固定座1的外轮廓空间范围11要求处在z＝OS(mm)平面和z＝0.5(mm)平面之间；离轴反射面镜2的镜面22与z轴相交的交点区域开有电子束通孔23，电子束通孔23开于{x²+y²<0.25(mm²)}空间区域，电子束63由镜面22处的电子束通孔23入射至凹面镜内部的所观测样品71上；离轴反射面镜2的镜面22区域要求分布在{z>0.5mm}空间区域。

离轴反射面镜2的镜面22几何参数的选取要求分布在组件主体固定座1的外轮廓空间范围11内；离轴反射面镜2的镜面22几何参数的选取要求不允许妨碍电子显微镜其他探测组件正常接收数据，根据上述三维空间正交直角坐标系的定义，电子显微镜其他探测组件分布在{y<0}空间区域；进一步，要求约束离轴反射面镜2的第一焦点，即所观测样品71的电子束63激发荧光的激发位置，与组件主体固定座1的外轮廓各点的距离，在y轴负方向上的最大投影不超过2mm，即要求组件主体固定座1的外轮廓空间范围11在{y>-2(mm)}空间区域，以此进一步补充约定组件主体固定座1的外轮廓空间范围11。

离轴反射面镜2的镜面22几何参数的选取要求离轴反射面镜2的镜面22针对电子束63激发荧光的理想收集效率优于80％；理想收集效率的模拟计算，采用0.5×0.5mm的电子束63激发荧光区域作为模拟荧光光源，该区域位于所观测样品71运动定位平面内，且区域中心位于离轴反射面镜2的第一焦点，荧光发射强度在该区域内均匀分布，荧光发射角度分布呈朗伯分布，选取一定能量和强度的荧光发射；理想收集效率的模拟计算，采用6×6mm的荧光接收区域作为模拟荧光强度探测器，该区域中心位于离轴反射面镜2的第二焦点25或对准离轴反射面镜2的准直出射方向，该区域平行于x-z面，或y＝0平面，荧光接收采用完全吸收模型；理想收集效率的模拟计算，计算结果为模拟荧光强度探测器上接收到的荧光强度与模拟荧光光源上发射的总荧光强度之比。

离轴反射面镜2的加工要求首先实现基体结构外形的精密加工，再实现镜面22面型的粗加工，最后完成镜面面型与表面的超精密加工；基体结构的外形要求分布在{z>0.5mm}空间区域；基体结构外形要求分布在组件主体固定座1的外轮廓空间范围11内；镜面表面粗糙度要求小于20nm；镜面能够反射由紫外至红外波段的电子束63激发荧光。

光导管3呈管状，光导管入口31与离轴反射面镜2连接，光导管出口32与耦合及探测接口4连接；光导管3安装固定在组件主体固定座1上；光导管3用于将离轴反射面镜2反射会聚或反射准直的电子束63激发荧光传导至耦合及探测接口4处，由电子束63激发荧光探测系统的电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件入口接收，减少荧光损失，避免外部光入射至电子束激发荧光探测器81。

光导管的光传播光轴33与所观测样品71运动定位平面平行；光导管内壁表面34为镜面，能够反射由紫外至红外波段的荧光；光导管3入口范围要求完整对接离轴反射面镜2反射出口，确保所有由离轴反射面镜2反射的荧光均输入光导管3；光导管3的外形要求布局在组件主体固定座1的外轮廓空间范围11内。

本实施例中，离轴反射面镜采用离轴旋转椭球面凹面镜，耦合及探测接口4与光导管3出口对准连接；耦合及探测接口4安装固定在组件主体固定座1上；耦合及探测接口4用于安装电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件入口；耦合及探测接口4的定位位置，要求确保电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件入口位于离轴反射面镜2的第二焦点25；采用耦合及探测接口定位调节机构41来调整耦合及探测接口4的位置，使得它能够将所安装携带的电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件入口调至对准光导管3的光传播光轴33离轴反射面镜2的第二焦点25，耦合及探测接口4的定位位置要求通过耦合及探测接口定位调节机构41在一定空间范围内可调，可调区域限定在{y>0}空间区域内，该平面要求平行于x-z面，或y＝0平面，以方便对准耦合，并方便零件装配；耦合及探测接口4的外形要求布局在组件主体固定座1的外轮廓空间范围11内。耦合及探测接口4连接电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件入口。

组件外部装夹接口5与组件主体固定座1定位连接；组件外部装夹接口5同电子显微镜的物镜或真空样品71腔室62固定连接；采用组件外部装夹接口定位调节机构51调整组件外部装夹接口5的位置，组件外部装夹接口5与组件主体固定座1之间的相对定位位置要求通过组件外部装夹接口定位调节机构51在一定空间范围内能够调整；组件外部装夹接口5与组件主体固定座1之间的最终定位关系要求保证离轴反射面镜2的空间定位要求，保证离轴反射面镜2与电子显微镜的电子束光轴64之间的对准，即离轴反射面镜2的第一焦点处在电子显微镜的电子束光轴64上，且电子束激发荧光光轴26与电子束光轴64重合；组件外部装夹接口5的外形要求不触碰电子显微镜中的其它探测组件，且不影响其它探测组件的正常信号探测。

本实施例的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件的实现方法，离轴反射面镜采用离轴旋转椭球面凹面镜，包括以下步骤：

1)电子显微镜物镜61出射的电子束63通过电子束通孔23穿过离轴反射面镜2，轰击至所观测样品71上，电子束63激发荧光；

2)荧光由所观测样品71上的激发位置发射，荧光激发位置73要求是离轴反射面镜2的第一焦点；经离轴反射面镜2的镜面22的第一焦点发射的电子束63激发荧光，由离轴反射面镜2的镜面22反射会聚至离轴反射面镜2的第二焦点25，沿平行于离轴反射面镜2几何光轴21方向出射；耦合及探测接口4连接的电子束激发荧光探测器81或荧光传输部件入口位于离轴反射面镜2的第二焦点25，能够接收由离轴反射面镜2反射会聚的电子束63激发荧光；电子束光轴64与离轴反射面镜2的几何光轴21之间的夹角β大于90度；

3)通过电子显微镜控制电子束63，调整电子束63聚焦至离轴反射面镜2的第一焦点，即电子束63焦点与离轴反射面镜2的第一焦点重合；进一步调整样品71所在的平面垂直于电子束63，样品71所在的平面位于定位运动平面72内，当电子束63沿电子束光轴64入射至所观测样品71表面时，所产生的电子束激发荧光光轴26便同电子束光轴64重合，从而电子束激发荧光光轴26与电子束光轴64重合；离轴反射面镜2的离轴角，即离轴反射面镜2的几何光轴21与电子束激发荧光光轴26之间的夹角α，小于90度；

4)位于离轴反射面镜2的第二焦点25的耦合及探测接口4，接收由离轴反射面镜2反射会聚或反射准直的电子束63激发荧光；

5)离轴角小于90度且处于一定角度范围内的离轴反射面镜2配置，离轴反射面镜2所反射会聚或反射准直的电子束63激发荧光将偏离所观测样品71的定位运动平面72，处于电子显微镜的物镜和所观测样品71的定位运动平面72之间，使得电子束63激发荧光的探测和耦合输出区域同样处于上述区域，从而实现离轴反射面镜组件不会阻碍电子显微镜的所观测样品71的正常定位运动；

6)以电子束激发荧光光轴26作为正交直角坐标系z轴，以电子束激发荧光光轴26上荧光传播方向作为z轴正向，以离轴反射面镜2的第一焦点，即荧光激发位置73，所在的垂直于z轴的平面作为x-y平面，即正交的x轴和y轴所在的平面，或z＝0平面，离轴反射面镜2的几何光轴21与电子束激发荧光光轴26所确定的平面为y-z平面，或x＝0平面，经离轴反射面镜2反射的荧光出射方向均具有y轴正向上的分量；离轴反射面镜2的第一焦点，即所观测样品71的电子束63激发荧光的激发位置，与组件主体固定座1的外轮廓各点的距离，在y轴负方向上的最大投影不超过2mm，即要求组件主体固定座1的外轮廓空间范围11在{y>-2(mm)}空间区域。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件，其特征在于，所述电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件包括：组件主体固定座、离轴反射面镜、光导管、耦合及探测接口和组件外部装夹接口；其中，组件主体固定座位于安装在电子显微镜的物镜与所观测样品的定位运动平面之间的空间区域，样品所在的平面位于定位运动平面内，电子束垂直于样品所在的平面；在组件主体固定座内从底部至顶部依次固定安装离轴反射面镜、光导管和耦合及探测接口，在组件主体固定座的外部顶面或侧面固定安装组件外部装夹接口；组件外部装夹接口同电子显微镜的物镜或真空样品腔室固定连接；光导管入口的完整对接离轴反射面镜的反射出口；光导管呈管状，光导管出口与耦合及探测接口对准连接；组件主体固定座和离轴反射面镜在位于电子束的传输路径位置开设有电子束通孔，组件主体固定座的底部正对离轴反射面镜的区域开设有通光的样品窗口；离轴反射面镜的几何光轴为其旋转对称轴，离轴反射面镜的焦点位于其几何光轴上，所观测样品位于离轴反射面镜的焦点上；光导管位于所观测样品的定位运动平面之上，光导管的光传播光轴与所观测样品的定位运动平面平行，光导管的光传播光轴与所观测样品的定位运动平面之间的距离大于光导管的半径，光导管出口的对称中心位于离轴反射面镜的几何光轴与光导管的光传播光轴的交点上；耦合及探测接口位于光导管出口的对称中心且对准光导管的光传播光轴；离轴反射面镜的几何光轴不在所观测样品的定位运动平面内，与所观测样品的定位运动平面有夹角，电子束光轴与离轴反射面镜的几何光轴之间的夹角β大于90度；电子显微镜的物镜出射的电子束通过电子束通孔穿过离轴反射面镜，轰击至所观测样品上，电子束激发荧光；通过电子显微镜控制电子束，调整电子束聚焦至离轴反射面镜焦点，即电子束焦点与离轴反射面镜的焦点重合；并且，电子束激发荧光光轴与电子束光轴重合即电子束垂直于样品所在的平面；离轴反射面镜的离轴角，即离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴之间的夹角α小于90度；经离轴反射面镜的焦点发射的电子束激发荧光，由离轴反射面镜沿离轴反射面镜的几何光轴反射会聚，或由离轴反射面镜沿离轴反射面镜的几何光轴反射准直，沿平行于离轴反射面镜的几何光轴方向出射，经由光导管传输至耦合及探测接口处；位于光导管出口位置且对准光导管的光传播光轴的耦合及探测接口，接收由离轴反射面镜反射会聚或反射准直的电子束激发荧光；离轴角小于90度且处于一定角度范围内的离轴反射面镜配置，离轴反射面镜所反射会聚或反射准直的电子束激发荧光将偏离所观测样品的定位运动平面，处于电子显微镜的物镜和所观测样品的定位运动平面之间，使得电子束激发荧光的探测和耦合输出区域同样处于上述区域，从而实现离轴反射面镜组件不会阻碍电子显微镜的所观测样品的正常定位运动；以电子束激发荧光光轴作为正交直角坐标系z轴，以电子束激发荧光光轴上荧光传播方向作为z轴正向，以离轴反射面镜的焦点，即荧光激发位置，所在的垂直于z轴的平面作为x-y平面，即正交的x轴和y轴所在的平面，或z＝0平面，离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴所确定的平面为y-z平面，或x＝0平面，经离轴反射面镜反射的荧光出射方向均具有y轴正向上的分量；离轴反射面镜的焦点，即所观测样品的电子束激发荧光的激发位置，与组件主体固定座的外轮廓各点的距离，在y轴负方向上的最大投影不超过2mm，即要求组件主体固定座的外轮廓空间范围在{y>-2mm}空间区域。

2.如权利要求1所述的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件，其特征在于，所述组件主体固定座提供离轴反射面镜组件的主体框架结构，与离轴反射面镜、光导管、耦合及探测接口和组件外部装夹接口连接并定位固定；通过组件主体固定座确定离轴反射面镜与光导管和耦合及探测接口之间的空间关系，确保离轴反射面镜的几何光轴与耦合及探测接口之间的光学准直；通过组件主体固定座确定离轴反射面镜组件与电子显微镜的物镜和真空样品腔室之间的空间关系，以保证同电子显微镜的物镜或者电子显微镜真空样品腔室的稳定连接，保证电子束同离轴反射面镜的对中定位；组件主体固定座安装在电子显微镜的物镜与所观测样品的定位运动平面之间的空间区域，电子束垂直于样品所在的平面；定义组件主体固定座的外轮廓空间范围，组件主体固定座在三维空间正交直角坐标系的三个方向上最大投影区间所构成的正六面体区域为组件主体固定座的外轮廓空间范围；要求组件主体固定座的外轮廓空间范围表面上各点距离电子显微镜的物镜表面以及所观测样品的定位运动平面不小于0.5mm。

3.如权利要求1所述的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件，其特征在于，所述离轴反射面镜的镜面用于反射会聚或反射准直电子束激发荧光；离轴反射面镜的镜面采用离轴旋转椭球面凹面镜，旋转对称轴为椭球长轴，离轴旋转椭球面凹面镜的几何光轴为其旋转对称轴，荧光由所观测样品上的激发位置发射，荧光激发位置为离轴反射面镜的第一焦点，经离轴旋转椭球面凹面镜的第一焦点发射的电子束激发荧光，由离轴旋转椭球面凹面镜反射会聚至离轴反射面镜的第二焦点，耦合及探测接口位于离轴反射面镜的第二焦点，能够接收由离轴旋转椭球面凹面镜反射会聚的电子束激发荧光；或者，离轴反射面镜的镜面采用离轴旋转抛物面凹面镜，旋转对称轴为抛物面对称轴，离轴旋转抛物面凹面的几何光轴为其旋转对称轴，荧光激发位置为离轴旋转抛物面凹面镜的焦点，由离轴旋转抛物面凹面镜反射准直，沿平行于离轴旋转抛物面凹面镜的几何光轴方向出射，耦合及探测接口对准离轴旋转椭球面凹面镜的准直出射方向，能够接收由离轴旋转抛物面凹面镜反射准直的电子束激发荧光。

4.如权利要求3所述的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件，其特征在于，所述离轴反射面镜的离轴角，即离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴之间的夹角α小于90度；离轴反射面镜的离轴角同时要求在一定角度范围内，在该角度范围内，离轴旋转椭球面凹面镜的第二焦点或荧光经离轴旋转抛物面凹面镜准直出射后的荧光接收区域在组件主体固定座的外轮廓空间范围内在组件主体固定座的外轮廓空间范围内，且保证电子束激发荧光探测系统的电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口处于组件主体固定座的外轮廓空间范围内；进一步，组件主体固定座的外轮廓空间范围，定义电子显微镜的物镜表面所在平面为z＝OSmm平面，则组件主体固定座的外轮廓空间范围要求处在z＝OSmm平面和z＝0.5mm平面之间；离轴反射面镜的镜面与z轴相交的交点区域开有电子束通孔，电子束通孔开于{x²+y²<0.25mm²}空间区域，电子束由电子束通孔入射至离轴反射面镜内部的所观测样品上；离轴反射面镜的镜面区域要求分布在{z>0.5mm}空间区域。

5.如权利要求1所述的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件，其特征在于，所述光导管的内壁表面为镜面，能够反射由紫外至红外波段的荧光；光导管入口范围要求完整对接离轴反射面镜反射出口，确保所有由离轴反射面镜反射的荧光均输入光导管；光导管的外形要求布局在组件主体固定座的外轮廓空间范围内。

6.如权利要求1所述的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件，其特征在于，所述耦合及探测接口与光导管出口对准连接；耦合及探测接口安装固定在组件主体固定座上；耦合及探测接口用于安装电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口；耦合及探测接口的定位位置，要求确保电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口对准光导管的光传播光轴；采用耦合及探测接口定位调节机构来调整耦合及探测接口的位置，使得它能够将所安装携带的电子束激发荧光探测器或荧光传输部件入口调至对准光导管的光传播光轴，耦合及探测接口的定位位置要求通过耦合及探测接口定位调节机构具有空间调节耦合及探测接口的位置，可调区域限定在{y>0}空间区域内，该平面要求平行于x-z面，或y＝0平面，以方便对准耦合，并方便零件装配；耦合及探测接口的外形要求布局在组件主体固定座的外轮廓空间范围内。

7.如权利要求1所述的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件，其特征在于，所述组件外部装夹接口与组件主体固定座定位连接；组件外部装夹接口同电子显微镜的物镜或真空样品腔室固定连接；采用组件外部装夹接口定位调节机构调整组件外部装夹接口的位置，组件外部装夹接口与组件主体固定座之间的相对定位位置要求通过组件外部装夹接口定位调节机构能够有空间调整组件外部装夹接口的位置；组件外部装夹接口与组件主体固定座之间的最终定位关系要求保证离轴反射面镜的空间定位要求，保证离轴反射面镜与电子显微镜的电子束光轴之间的对准，即离轴反射面镜的焦点处在电子显微镜的电子束光轴上，且电子束激发荧光光轴与电子束光轴重合；组件外部装夹接口的外形要求不触碰电子显微镜中的其它探测组件，且不影响其它探测组件的正常信号探测。

8.一种如权利要求1所述的电子束激发荧光收集耦合用离轴反射面镜组件的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括以下步骤：

1)电子显微镜的物镜出射的电子束通过电子束通孔穿过离轴反射面镜，轰击至所观测样品上，电子束激发荧光；

2)荧光由所观测样品上的激发位置发射，荧光激发位置要求是离轴反射面镜的焦点；经离轴反射面镜的镜面的焦点发射的电子束激发荧光，由离轴反射面镜沿离轴反射面镜的几何光轴反射会聚，或由离轴反射面镜沿离轴反射面镜的几何光轴反射准直，沿平行于离轴反射面镜的几何光轴方向出射；电子束光轴与离轴反射面镜的几何光轴之间的夹角β大于90度；

3)通过电子显微镜控制电子束，调整电子束聚焦至离轴反射面镜的焦点，即电子束焦点与离轴反射面镜的焦点重合；进一步调整样品所在的平面垂直于电子束，样品所在的平面位于定位运动平面内，当电子束沿电子束光轴入射至所观测样品表面时，所产生的电子束激发荧光光轴便同电子束光轴重合，从而电子束激发荧光光轴与电子束光轴重合；离轴反射面镜的离轴角，即离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴之间的夹角α小于90度；

4)位于光导管出口的对称中心且对准光导管的光传播光轴的耦合及探测接口的耦合及探测接口，接收由离轴反射面镜反射会聚或反射准直的电子束激发荧光；

5)离轴角小于90度且处于一定角度范围内的离轴反射面镜配置，离轴反射面镜所反射会聚或反射准直的电子束激发荧光将偏离所观测样品的定位运动平面，处于电子显微镜的物镜和所观测样品的定位运动平面之间，使得电子束激发荧光的探测和耦合输出区域同样处于上述区域，从而实现离轴反射面镜组件不会阻碍电子显微镜的所观测样品的正常定位运动；

6)以电子束激发荧光光轴作为正交直角坐标系z轴，以电子束激发荧光光轴上荧光传播方向作为z轴正向，以离轴反射面镜的焦点，即荧光激发位置，所在的垂直于z轴的平面作为x-y平面，即正交的x轴和y轴所在的平面，或z＝0平面，离轴反射面镜的几何光轴与电子束激发荧光光轴所确定的平面为y-z平面，或x＝0平面，经离轴反射面镜反射的荧光出射方向均具有y轴正向上的分量；离轴反射面镜的焦点，即所观测样品的电子束激发荧光的激发位置，与组件主体固定座的外轮廓各点的距离，在y轴负方向上的最大投影不超过2mm，即要求组件主体固定座的外轮廓空间范围在{y>-2mm}空间区域。

9.如权利要求8所述的实现方法，其特征在于，在步骤2)中，离轴反射面镜的镜面用于反射会聚或反射准直电子束激发荧光；离轴反射面镜的镜面采用离轴旋转椭球面凹面镜，旋转对称轴为椭球长轴，离轴旋转椭球面凹面镜的几何光轴为其旋转对称轴，荧光由所观测样品上的激发位置发射，荧光激发位置为离轴反射面镜的第一焦点，经离轴旋转椭球面凹面镜的第一焦点发射的电子束激发荧光，由离轴旋转椭球面凹面镜反射会聚至离轴反射面镜的第二焦点，耦合及探测接口位于离轴反射面镜的第二焦点，能够接收由离轴旋转椭球面凹面镜反射会聚的电子束激发荧光；或者，离轴反射面镜的镜面采用离轴旋转抛物面凹面镜，旋转对称轴为抛物面对称轴，离轴旋转抛物面凹面的几何光轴为其旋转对称轴，荧光激发位置为离轴旋转抛物面凹面镜的焦点，由离轴旋转抛物面凹面镜反射准直，沿平行于离轴旋转抛物面凹面镜的几何光轴方向出射，耦合及探测接口对准离轴旋转椭球面凹面镜的准直出射方向，能够接收由离轴旋转抛物面凹面镜反射准直的电子束激发荧光。

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